本发明专利技术涉及一种旋转电机(10)，包括具有面对转子(12)的多个齿部(15)的定子(11)，以及提供绕齿部缠绕线圈所用的空间的多个槽(18)。转子具有嵌入其中并且以“V”形结构设置的永磁体对(16)，从而使得磁性力作用在齿部上，从而所述定子中的转子被磁阻转矩和磁体转矩驱动转动。永磁体的位置设置为当包括转子中的通量屏障并且对应于定子中的六个槽的一对永磁体形成磁极时，开度角比δ，即相对于转子轴线的磁体开度角θ3与有效磁极开度角θ1的比值，落入能够有效地使转矩脉动最小化的范围0.762≤δ≤0.816内。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及旋转电机，更特别地涉及能作为提供高质量驱动的电动机的永磁式电机。
技术介绍
在使用旋转电机的不同类型的设备中，要求旋转电机具有不同的特性。例如，当电机在具有内燃机的混合动力车(HEV)中用作牵引电动机或者在电动车(EV)中用作驱动源时，要求电机在较宽的范围上作为可变速电动机，并且在低转速运行时作为高转矩电动机。提出一种具有这样的特性的电机，其通过采用内置式永磁(IPM)结构来构造，其中多对永磁体以每对磁体以朝转子外周开口的“V”形结构来设置的方式嵌入转子中，因为使用能够有效地利用磁阻转矩连同磁性转矩的结构是有利的，参见例如专利文献1、2和3。现有技术文件专利文献专利文献1:日本特开平 2006-254629 (P2006-254629 A)专利文献2:日本特开平 2008-104323 (P2008-104323 A)专利文献3:日本特开平 2004-282889 (P2004-282889 A)
技术实现思路
采用IPM结构使得电机能够有效地利用磁阻转矩，因为q轴磁路是由嵌入转子中的以“V”形结构设置的的每对永磁体保持的。这提高了磁阻转矩相对于磁性转矩所占的比例以及凸极比(Ld/Lq)，即d轴感应系数与q轴感应系数之比，导致较高阶的空间谐波覆盖通量波形的趋势增大。直轴或d轴与磁极产生的通量方向对齐，并作为以“V”形设置的每对永磁体之间的中心轴，而正交轴或q轴在电力和磁力上与d轴成90电角度，并作为相邻磁极(即相邻的永磁体对)之间的中心轴。这导致这种旋转电机中存在较高的转矩脉动，即一转中最大转矩与最小转矩之差。高转矩脉动导致电机振荡和电磁噪声增大。特别是，因为与内燃机驱动装置产生的噪声相比，较高频的电磁噪声会给用电机作为电驱动装置的车辆内的乘客带来不愉快的声音，因此希望尽可能地减小电磁噪声。另一方面，振荡变小导致电机的性能效率降低，但是要求高效的性能以通过较少的耗电有效地产生所需的驱动力。需要降低的不仅是转矩脉动，还包括总谐波失真(THD)，因为降低叠加在线电压上的较高谐波以保持低输入功率能够实现电机的高效运转。以上列出的专利文献1，2和3描述了旋转电机结构中用于提高能效的各种情况，但是所述的各种情况不能提供较低的转矩脉动从而降低振荡和噪声，因为没有对随后描述的磁开度角以及磁极开度角和磁开度角之比对降低振荡和噪声的影响给予关注。因此，本专利技术的目的是提供一种旋转电机，该电机不仅通过降低转矩脉动，还通过降低线电压和总谐波失真THD，来减小振荡和噪声，从而提供高品质和有效的运转。根据本专利技术的第一方面，提供一种旋转电机，包括转子和定子，所述转子的转子轴位于转子轴线上，所述定子可转动地容纳所述转子，其中所述定子包括多个齿部和多个槽，所述多个齿部朝所述转子的外周表面延伸并且终止于面对所述转子的所述外周表面的内周表面，每个槽位于相邻的两个齿部之间，提供绕所述齿部缠绕用于输入驱动电力的线圈所用的空间，其中所述转子具有嵌入其中的多个永磁体，从而使得磁力作用在齿部的与所述永磁体相对的表面，还具有形成为用于限制转子内部沿永磁体侧方的泄漏通量的多个通量屏障，其中在电流通过所述线圈时由通过所述齿部、所述齿部的后表面侧和所述转子的磁通量所产生的磁阻转矩以及与所述永磁体的干扰所产生的吸引和排斥形式的磁体转矩的作用下，所述定子中的所述转子被驱动转动，其中所述永磁体的位置设置为当所述转子中的所述多个永磁体中的一组永磁体和所述多个通量屏障中的一组通量屏障对应于所述定子中的所述多个槽中的一组槽并且形成磁极时，每组永磁体的磁体开度角和包括通量屏障外边缘的磁极的有效磁极开度角之比落入有效地使转矩脉动最小化的范围内。 根据本专利技术的第二方面，提供一种旋转电机，其特征是除了上述第一方面指出的特征之外，通过嵌入所述一组永磁体来形成所述转子中的一个磁极，使得永磁体对以朝所述转子的外周表面开口的“V”形结构设置，所述一组槽为六个，所述一个磁极设置为使得所述磁体开度角除以有效磁极开度角得到的开度角比δ落入0.762彡δ彡0.816的范围内。因此，根据上述本专利技术的第一方面，旋转电机能够在转子中面对定子的齿部设置和嵌入一组永磁体，使得每组永磁体的磁体开度角和包括通量屏障外边缘的磁极的有效磁极开度角的比落入有效地使转矩脉动最小化的范围内。这能使电机在转子的旋转过程中减小转矩脉动(即一转中最大转矩与最小转矩之差)，实现具有较小振荡和噪声的高质量运转，同时实现具有较小损耗的高效运转。根据上述的本专利技术的第二方面，当针对以“V”形结构设置的永磁体对的一个磁极对应于一组六个槽时，开度角比δ落入0.762 < δ <0.816的范围内。这使得旋转电机能够减小转矩脉动，以及实现具有较小振荡、噪声和较小损耗的高质量运行。优选地，所述有效磁极开度角处在能有效减小叠加在通过所述齿部之一的磁通波形上的特定阶的谐波的角度范围内。例如，优选地，当永磁体对以V”形结构设置以及一个磁极对应于一组六个槽时，所述有效磁极开度角Θ落入144° ( Θ (电角度)<154.3°的范围内以进一步降低转矩脉动。附图说明图1是显示根据本专利技术的旋转电机的一种实施方式的平面图，其显示了旋转电机的整体结构的外形。图2是显示用于电机磁极中的有效磁极开度角的局部平面图。图3是显示当电机转子没有磁极时由电机定子产生的磁通流图形(magnetic fluxflow pattern)的平面图。图4是表示磁通(基波)的拟合波形的图示。图5是显示磁通拟合波形、有效磁极开度角和磁体开度角之间的关系的示意图。图6A和6B是显示定子中产生的振荡或振动模式的示意图。图7A和7B是显示定子中产生的与图6A和6B的振动模式不同的振荡或振动模式的示意图。图8是描述以磁体开度角与磁极开度角的比值为参数的电磁场分析结果的图。具体实施例方式参考附图，以下将具体解释本专利技术的实施方式。图1至图8显示了根据本专利技术的旋转电机的一种实施方式。参考图1和2，旋转电机(电动机)10在例如混合动力车或者电动汽车中作为类似于内燃机的驱动源或者作为轮毂驱动单元时具有良好的性能，其包括以圆柱形结构形成的定子11和具有转动轴13的可转动地容纳在定子11中的转子12，其中转子12位于与定子11的轴线共轴的转动轴线上。定子11和转子12之间存在气隙G，定子11包括贯穿内部圆形边缘朝转动轴线延伸的槽18，槽18限定了多个定子齿部15。定子齿部15沿径向方向朝转子轴线延伸，并且其端部面对转子12的外圆周表面12a并与外圆周表面12a之间形成气隙G。缠绕定子齿部15以提供三相分布绕组(未显示)从而形成线圈绕组，线圈绕组被配置为感生通量图形从而产生传递至转子12的转子转矩。转子12是内置式永磁(IPM)转子，转子12中嵌入多组(在本例中为多对)永磁体16，每组磁体包括以朝转子外圆周表面12a开口的“V”形结构设置的永磁体对16。转子12形成有以朝外圆周表面12a开口的“V”形结构设置并且沿轴线延伸穿过转子12的多对孔17。每对孔17包括一对孔部分17a，每对永磁体16 (其是片状磁体)容纳在一对孔部分17a中并且通过其角部16a保持固定，每个角部16a均插入相应的孔部分17a中并且与限定相应的孔部分17a的相邻的两个成一定角度的内壁保持面对本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种旋转电机，包括转子和定子，所述转子的转子轴位于转子轴线上，所述定子可转动地容纳所述转子，其中所述定子包括多个齿部和多个槽，所述多个齿部朝所述转子的外周表面延伸并且终止于面对所述转子的所述外周表面的内周表面，每个槽位于相邻的两个齿部之间，提供绕所述齿部缠绕用于输入驱动电力的线圈所用的空间，其中所述转子具有嵌入其中的多个永磁体，从而使得磁力作用在齿部的与所述永磁体相对的表面，所述转子还具有形成为用于限制转子内部沿永磁体侧方的泄漏通量的多个通量屏障，其中在电流通过所述线圈时由通过所述齿部、所述齿部的后表面侧和所述转子的磁通量所产生的磁阻转矩以及与所述永磁体的干扰所产生的吸引和排斥形式的磁体转矩的作用下，所述定子中的所述转子被驱动转动，其中所述永磁体的位置设置为当所述转子中的所述多个永磁体中的一组永磁体和所述多个通量屏障中的一组通量屏障对应于所述定子中的所述多个槽中的一组槽并且形成磁极时，每组永磁体的磁体开度角和包括通量屏障外边缘的磁极的有效磁极开度角之比落入有效地使转矩脉动最小化的范围内。
【技术特征摘要】
2011.10.27 JP 2011-2359841.一种旋转电机，包括转子和定子，所述转子的转子轴位于转子轴线上，所述定子可转动地容纳所述转子， 其中所述定子包括多个齿部和多个槽，所述多个齿部朝所述转子的外周表面延伸并且终止于面对所述转子的所述外周表面的内周表面，每个槽位于相邻的两个齿部之间，提供绕所述齿部缠绕用于输入驱动电力的线圈所用的空间， 其中所述转子具有嵌入其中的多个永磁体，从而使得磁力作用在齿部的与所述永磁体相对的表面，所述转子还具有形成为用于限制转子内部沿永磁体侧方的泄漏通量的多个通量屏障， 其中在电流通过所述线圈时由通过所述齿部、所述齿部的后表面侧和所述转子的磁通量所产生...
【专利技术属性】
技术研发人员：青山真大，
申请(专利权)人：铃木株式会社，
类型：发明
国别省市：
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